Механический привод

Механический привод был первым тормозным приводом авто­мобилей. Он прост по конструкции, не нуждается в преобразователе энергии, так как педаль или рычаг управления являются его частью, но КПД его невысок, что приводит к снижению подводимых к тормозным механизмам приводных сил, а следовательно, и тор­мозных моментов и требует увеличения необходимого усилия во­дителя. Кроме того, из-за относительно невысокой жесткости деталей значительная часть хода органа управления, ограниченного анато­мическими возможностями водителя, тратится на деформацию ры­чагов и валов, что не позволяет делать механические приводы с большим передаточным числом.

Для компенсации разной жесткости отдельных контуров и не­равенства зазоров в тормозных механизмах в механическом приводе предусматривается наличие уравнительных рычагов (коромысел).

Необходимость подвода приводных сил к большому числу тормозных механизмов и обеспечение независимости действия контуров су­щественно усложняет механический привод, еще больше снижая его КПД.

При использовании механического привода необходимо согла­совывать его кинематику с кинематикой подвески. Так, например, при использовании тросов в ряде конструкций должно быть обес­печено определенное их провисание, при отсутствии или недоста­точной величине которого работа подвески может приводить к самопроизвольному срабатыванию тормозных механизмов. При этом излишнее провисание может недопустимо увеличить ход рукоятки управления.

Из-за указанных недостатков в настоящее время механический привод применяется ограниченно и в основном в стояночных тор­мозных системах, благодаря неоспоримому своему преимуществу, заключающемуся в способности сохранять заданное усилие прак­тически неограниченно долго, в отличие от гидравлических и, осо­бенно, пневматических приводов, в которых давление рабочего тела постепенно снижается вследствие его утечек.

.

Гидравлический привод

Простейший гидравлический привод состоит из главного тор­мозного цилиндра (ГТЦ), трубопроводов и называемых рабочими цилиндрами исполнительных элементов. По сравнению с механи­ческим гидравлический привод имеет более высокий КПД (исключая случаи сильного повышения вязкости жидкости при очень низких температурах) и большую жесткость. Этот привод позволяет просто, при помощи гибких шлангов, осуществлять подвод жидкости к имеющим значительные перемещения при работе подвески колес­ным тормозным механизмам.

Конструкции ГТЦ могут быть различны, но принципы, поло­женные в их основу, общие. Так, во всех приводах тормозная ма­гистраль в расторможенном состоянии (при отпущенной педали) сообщается с резервуаром. Это необходимо для компенсации: — утечек жидкости; теплового расширения жидкости; увеличения объема системы после регулирования зазоров между колодками и барабаном при износе тормозных накладок.

На рис. 14.19 а показана конструкция ГТЦ, объединенного с резервуаром для тормозной жидкости. В нижней части корпуса ГТЦ расположен поршень 9, взаимодействующий со штоком 13 и снабженный двумя уплотнительными манжетами 7 и 11. Помимо поршня в цилиндре имеется пружина 6, прижимающая манжету 7 к поршню и поршень к стопорному кольцу 12. Резервуар сообщается с полостью ГТЦ посредством двух отверстий. Отверстие 2 называется

компенсационным и служит для соединения тормозной магистрали и резервуара. При расторможенной тормозной системе оно обяза­тельно должно быть открыто. Чтобы шток 13, связанный с приводом, не препятствовал поршню занимать крайнее левое положение, между ними оставляется зазор, равный 0,5—1,5мм. Величина зазора ус­танавливается при помощи резьбового или эксцентрикового уст­ройства, располагающегося между педалью и штоком.

Для того чтобы избыточное или недостаточное давление воздуха в резервуаре не нарушало нормальную связь резервуара с цилиндром и тормозной магистралью, в пробке резервуара имеется воздушное отверстие и отражатель, уменьшающий вероятность выплескивания

жидкости. В современных конструкциях иногда в резервуар пере­мещают поплавок с электроконтактами для сигнализации о недо­пустимо низком уровне жидкости.

Срабатывание гидравлического тормозного привода состоит из нескольких этапов. При нажатии на педаль сначала выбирается зазор между штоком и поршнем, после чего поршень начнет дви­жение, вытесняя жидкость через компенсационное отверстие в ре­зервуар. После перекрытия компенсационного отверстия жидкость будет вытесняться в тормозную магистраль и в рабочие цилиндры через выпускной клапан 4. Поршни рабочих цилиндров начнут перемещаться, выбирая зазоры в тормозных механизмах. После вы­борки зазоров и начнется собственно торможение. Жидкость после этого продолжает поступать в магистраль, так как по мере увеличения давления проявляют себя упругие деформации гибких шлангов, колодок, накладок, барабанов, скоб дисковых тормозов. Барабаны тому же вследствие нагревания увеличивают диаметр.

При снятии усилия с педали поршень возвращается в перво­начальное положение под действием пружины б, а жидкость воз­вращается в ГТЦ через впускной клапан 5.

В конструкции ГТЦ предусмотрены устройства, препятствующие попаданию воздуха в гидравлическую магистраль. Воздух, в отличие от практически несжимаемой жидкости, весьма упруг и при по­падании в магистраль играет роль пружины, на сжатие которой расходуется часть хода педали тормоза, что при достаточно большом количестве воздуха препятствует созданию необходимого давления в системе и, как следствие, приводит к неэффективному торможению даже при нажатой до упора педали.

Наиболее опасным с точки зрения попадания воздуха в ГТЦ является режим растормаживания. Растормаживание, как правило, производится быстро, броском педали. Жидкость, вследствие ее вязкости, возвращается в ГТЦ относительно медленно, и поршень под действием пружины 6, стремясь оторваться от столба жидкости, создает в магистрали разрежение. Устранить при этом попадание воздуха в магистраль за счет одних уплотнений сложно, поэтому с тыльной стороны поршня или в самом поршне располагают полость (10 на рис. 14.19 о), заполненную жидкостью и при любом положении поршня сообщенную с резервуаром при помощи отверстия 3. (по­этому в ней всегда поддерживается атмосферное давление). Эта полость изолирует рабочий объем ГТЦ от атмосферы, не давая воздуху проникнуть в него. Более того, во время растормаживания под действием перепада давлений жидкость из полости 10 через отверстия 8, отгибая края манжеты 7, перетекает в рабочую полость ГТЦ, уменьшая разрежение в ней и в прилегающей части тормозной магистрали. После того как поршень упрется в стопорное кольцо /2, избыток жидкости возвращается в резервуар через компенса­ционное отверстие 2.

Рис. 14.19. Главные тормозные цилиндры

а — одинарный; б — двойной; в — клапанное устройство двойного

цилиндра

Для уменьшения вероятности попадания воздуха в магистраль при расторможенной системе в магистрали при отсутствии тормо­жения поддерживается небольшое (примерно 0,05 МПа) избыточное давление, не вызывающее срабатывания тормозов. Оно создается за счет обратного клапана 5. Наличие этого обратного клапана вынуждает применять выпускной клапан 4.

Недостатком описанной конструкции ГТЦ является то, что уп-лотнительная манжета 7, взаимодействуя с острой кромкой отверстия 2, имеет повышенный износ.

Поскольку рассмотренная конструкция ГТЦ имеет одно выход­ное отверстие, для использования ее в двухконтурных тормозных приводах требуется использовать называемый разделителем допол­нительный элемент, представляющий собой клапанное устройство с одним входным и двумя выходными отверстиями, обеспечивающее независимость действия двух ветвей тормозного привода.

В показанной на рис. 14.19 б конструкции разделение контуров обеспечивается самим ГТЦ. Два резервуара (или один с раздели­тельной перегородкой) сообщаются с полостью ГТЦ через отверстия 17. Поршни 19 имеют кольцевые уплотнительные манжеты 16, при­жимаемые пружинами 15. Наружная поверхность поршней имеет проточку длиной «а» (рис. 14.19 в) для размещения колец 22, имею­щих длину «б», которая меньше длины проточки «а».

Помимо проточки поршни имеют кольцевые полости 20 и пло­ские углообразные пазы 18. Кольцевые полости и пазы соединяются с резервуарами при любом положении поршней. В корпус ввернуты упорные болты 21, определяющие крайнее правое положение пор­шней и колец 22, соответствующее расторможенному состоянию системы. Конфигурация поршней такова, что в указанном крайнем положении кольца 22, упираясь в болты 21, отрывают манжеты 16 от поршней, сообщая резервуары с тормозными магистралями (рис. 14.196). В начале торможения поршни, перемещаясь (один под воздействием штока, другой - под давлением жидкости), на­двигаются на манжеты, после чего жидкость начинает вытесняться в магистрали через отверстия 14.

В случае потери герметичности одного контура, питаемого, на­пример, через левое отверстие 14, левый поршень, вытеснив жид­кость через обрыв магистрали, упрется удлинителем 24 в дно ци­линдра, образовав для правой рабочей полости фиктивное дно. Если же разгерметизация произойдет в контуре, питаемом правой полостью, то правый поршень, вытеснив жидкость, упрется удли­нителем 23 в левый поршень, передавая на него силу, действующую со стороны штока.

Рабочие цилиндры (рис. 14.14а и рис. 14.15) имеют чугунный или, реже, из легкого сплава корпус и поршни с уплотнительными манжетами. Поршни обычно изготовляют из легких сплавов и в барабанных механизмах для исключения смятия и изнашивания сравнительно мягкого материала поршня в месте его контакта с колодкой снабжаются переходными наконечниками.

При заправке привода тормозной жидкостью и иногда при экс­плуатации автомобиля из системы необходимо удалить воздух. Для этого в самых высоких местах рабочих цилиндров, а если требуется, то и в других местах привода устанавливают клапаны прокачки.